瑞萨的RISC-VARM之战
瑞萨电子希望在ARM微控制器和处理器市场上迎头赶上,但也希望看到新兴的RISC-V内核和新的高端人工智能加速器,以促进物联网(IoT)中的机器学习。
瑞萨电子执行副总裁兼物联网和基础设施业务部门总经理SaileshChittipeddi博士表示,与Arduino的交易旨在将其芯片推向更广泛领域。
“在过去的几年里,我们已经做了很多,”Chittipeddi说。“我们主要是加强我们的微控制器和微处理器核心能力,这是业务的核心和灵魂。我们在ARM生态系统中落后了,我们有强大的动力去追赶,而且我们一直在追赶。我们距离成为这个市场的领导者还有很长的路要走,但早期指标很好,”他说。
在下个月的EmbeddedWorld上,首款使用ARMCortex-M85内核(最高性能的微控制器内核)的设备的展示反映了这种追赶的愿望。但随着最近对英国DialogSemiconductor和以色列Celeno的收购,该公司正在增加更多的无线功能以及全新的FPGA业务。
图1:瑞萨将展示首款ARMM85芯片。
由于Nvidia收购失败和现在的公开发行,ARM的未来不确定,该公司也在通过与AndesTechnology和SiFive的交易以及自己的内部开发来寻找RISC-V替代方案。
该公司习惯于处理多指令集架构。多年来,它已经将日立SuperH和三菱微控制器技术纳入了自己的专利家族,以及一系列基于ARM的设备。
“另一方面,我们已经向市场推出了我们的首款基于RISC-V的产品,这在我看来非常令人兴奋。我们继续生产RISC-V产品而不是测试芯片的一个主要原因是,许多人谈到测试芯片,以确保我们不会落后,”他说。
首批32位内核和设备面向特定应用。一个是电机控制器,另一个是基于语音的设备。因此,这两个是头两个产品,但我们将有一个产品组合,将在未来几年为某些目标市场推出,”他说。
“在微处理器方面,这是一次重大的重新启动,因为该业务主要集中在ASICs和高端R-Car设备上。大约三年前,我们又做了一次重大调整,转向两类产品。一种是通用微处理器,这是一种64位微处理器,范围从A53一直到A72AE内核。”
另一方面是用于视觉解决方案的具有DRP动态可重构处理器的嵌入式AI。这是一个前馈神经网络,而不是卷积神经网络(CNN),与英伟达或英特尔的同类产品相比,它以非常低的功耗提供了合理的0.5TOPS到10TOPS运算。在我看来,RISC-V将会在不久的将来发展到那个领域。
“这就是我们的计划,把它发展成那样的景观,”他说。“在非常低端,我们添加了一个ARMM33MCU和一个带BrainChip内核的脉冲神经网络,并获得了特定应用的许可——我们已经获得了需要从BrainChip获得的许可,包括启动游戏的软件。”
“带有RISC-V的微处理器使我们进入了一个新的应用领域,”他说。“使用RISC-V只是时间问题。我确实看到ARM现在提供定制指令,但我确实看到开放生态系统开始在地缘政治紧张局势中发挥作用,这将在某些地区提供一些必要的动力,推动生态系统朝着这个方向发展。
“值得称赞的是,ARM开发的生态系统是无与伦比的,RISC-V即使有强大的支持也很难赶上,这需要相当长的时间。”
因此,瑞萨与Andes和SiFive都有RISC-V内核的交易。
“为了快速进入市场,我们在微控制器上使用了Andes内核,并与SiFive合作。这并不是说我们感到困惑,而是关于上市时间,在内部,我们正在开发自己的优化架构,需要开发的软件我们也在同时进行。”
英国作为一个重要的设计中心,安全性也至关重要。“我们在安全方面花了很多时间,特别是旁路攻击、防篡改,超越了ARM的信任区,”他说。“目前,我们认为我们的内部努力以英国和日本的中心为主,显然边缘设备更容易受到攻击。”
图2:瑞萨进入FPGA业务。
最近对DialogSemiconductor的收购也首次将FPGA技术带入公司。
“CPU的问题是它们通常是单线程的,多线程的选择是添加内核。FPGAs的好处是允许多线程,但是费用高,软件更复杂。Dialog与GreenPak合作开发了一个可配置的引擎,具有5000个门或1000到2000个查找表,绘图量为20uA,成本为50c或更低,因此您可以看到它为什么能够很好地与典型的多核CPU竞争。这种趋势更倾向于一种更快的方法,在这个方向上,我们不需要英特尔或AMD或Lattice或微芯片,他们有更大的马力。
这些工具是简化开发的一个重要因素。“通过该软件,我们提供了HDL和更传统的Verilog方法,但GreenPak的优点是GUI易于使用,我们正在为ForgeFPGA采用非常相似的方法,因此它易于使用,与GreenPak用户采用的GUI非常相似,您可以将ForgeFPGA与GreenPak状态机打包在一起。您可以看到一个集成的解决方案。”
许多微控制器都是基于适合模拟和混合信号外设的传统工艺技术,而不是前沿技术。然而,这些传统工艺技术的压力已经成为芯片短缺的关键因素之一。
“我们与我们的代工伙伴装备良好,特别是在40纳米和25纳米,这仍然很紧张,但MCU和MPU的大部分是40,25和22纳米的内部容量,这是我们未来几年的发展方向,”他说。“在代工领域,28至180纳米是世界上最严格的,鉴于设备的交付周期从18个月延长到30个月,这还需要几年时间才能实现。即使是绿地项目也需要相当长的时间才能上线,所以到时候产能会过剩,但总体而言,好的一面是市场会出现调整,但汽车和工业自动化及数字化领域的整体半导体消费量正在大幅上升,这将推动长期增长。
“我们距离3纳米世界还有一段距离。我们最先进的微处理器是7/5纳米,但这主要是由工业生态系统中的高端应用驱动的。我们第一次做的是用通用微处理器达到1-2GHz范围,我们将在微处理器上达到这一性能水平,但这可能是在落后一个级别的节点上。
他计划明年推出一款主频超过1GHz的MCU,但核心的组合和连接性才是关键。
“我们正在走向一个更少CPU或MPU、更多以人工智能为中心的世界,这将推动智能向边缘移动的变化,”他说。“这是一个重要的趋势,推动了以最低功耗实现最大计算能力的需求。
图3:瑞萨完成Celeno交易后进军WiFi 6E。
“对我们来说,弱点之一是连通性,因为我们试图在内部完成所有工作,”他说。“Dialog为我们提供了可穿戴设备、耳塞和耳机的低功耗解决方案,他们为低功耗WiFi提供了2.4GHz解决方案。我们认为我们需要一条通往WiFi 5和6,6E的道路,因为我们看到6E在工业领域发挥着更大的作用,因此在以色列的交易中,我们获得了2.4GHz、5GHz和6GHz。有了MCU,您需要访问云,您需要无缝访问云。”
他说,Arduino交易也很关键。
“我们已经与Arduino建立了战略合作伙伴关系,因为他们拥有3000万用户,通过与他们合作,我们认为我们在MCU、传感器、电源和连接方面有很好的机会,”他说。“我认为Arduino将通过与像我们这样拥有工业客户基础的公司合作,进入更广阔的应用领域,他们有自己的发展蓝图,因此我们有机会与他们合作。即使是业余爱好者,这也是一条让大学生今天迷上Arduino的途径,他们将是明天做出购买决定的工程师。
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